吳俊鋒，高 巖，姚 敏，葛晴宇, 牛 川

（1.江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇 南京 210036;2.江蘇省工程咨詢中心，江蘇 南京 210003;3.河海大學(xué)，江蘇 南京 210098）

0 引言

隨著20世紀(jì)電子信息產(chǎn)業(yè)的誕生和飛速發(fā)展，人類的生活水平也因受益于其各類科技成果而產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。家用電器作為電子信息產(chǎn)業(yè)的物化成果，其消費(fèi)量也以驚人的速度逐年增長(zhǎng)。然而隨著電子信息技術(shù)的更新迭代，家用電器的生命周期越來越短，更新?lián)Q代的速度也在加快。CPU（中央處理器）在1997年的使用時(shí)間是4～6 a，2005年則降至2 a[1]。1994年全球有2 000萬臺(tái)計(jì)算機(jī)被淘汰，到2004年則超過1億臺(tái)。大量的消費(fèi)帶動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也產(chǎn)生了大量廢棄物。2012年，中國(guó)電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電腦的理論報(bào)廢量達(dá)到7 585萬臺(tái)[1]。中國(guó)在這一背景下面臨著廢舊家電及其拆解的巨大壓力。

不僅如此，廢舊家電在回收利用的過程中難免會(huì)造成二次污染。其中，廢舊家電拆解物中有機(jī)物焚燒產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，是廢舊家電回收過程中POPs和PTS污染的主要來源。這2種污染物具有高毒性、環(huán)境持久性、生物富集性的特點(diǎn)，對(duì)人類和自然環(huán)境均會(huì)產(chǎn)生危害。

因此，如何有效防治廢舊家電回收處理過程中產(chǎn)生的POPs/PTS污染，是一個(gè)亟待解決的問題。

1 廢舊家電拆解中POPs/PTS的產(chǎn)生及其影響

1.1 產(chǎn)生途徑

我國(guó)人口眾多，因此，家電保有量、生產(chǎn)量和報(bào)廢量也逐年飛速增長(zhǎng)。全球每年棄置的電子廢物總量達(dá)2 000～5 000萬t，占城市廢棄物的2%～5%，并且以每5 a 16%～28%的幅度增長(zhǎng)，比總廢棄物的增長(zhǎng)速度快3倍[2]。張偉等[3]使用斯坦福模型對(duì)我國(guó)“十二五”，“十三五”期間電子廢棄物產(chǎn)生量進(jìn)行了定量化預(yù)測(cè)分析，結(jié)果見圖1。廢舊家電已經(jīng)成為我國(guó)增長(zhǎng)最快的固體廢棄物之一。

圖1 中國(guó)“十二五”，“十三五”期間預(yù)計(jì)產(chǎn)生的電子廢棄物量

家用電器的生產(chǎn)是以各種金屬及其化合物材料、樹脂等高分子材料等為原料，因此廢棄的家電中含有大量有色金屬、高分子材料、無機(jī)非金屬材料等，每個(gè)電子元器件或部件所包含的成分從幾十種到上千種不等，其中約50%以上對(duì)人體健康和周圍環(huán)境有害，例如電路板中的鉛、鎘等重金屬和溴化鹵代劑等。

目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的廢舊家電回收處理技術(shù)主要機(jī)械法分離技術(shù)、火法（干法）冶金技術(shù)、濕法冶金技術(shù)和生物冶金技術(shù)等，其中機(jī)械分離技術(shù)和火法（干法）冶金技術(shù)在運(yùn)用過程較易產(chǎn)生含POPs/PTS的有機(jī)廢氣。

機(jī)械法分離技術(shù)，即根據(jù)各材料間物理性質(zhì)（包括密度、重力、磁性、導(dǎo)電性、磁性等）差異對(duì)家電進(jìn)行拆解、破碎、分選，最終實(shí)現(xiàn)不同組的分解富集。該處理方法雖然能較好地實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬材料的分離，但應(yīng)用過程中會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，并且破碎撞擊易造成有機(jī)物的高溫分解而產(chǎn)生呋喃、PCBs（多氯聯(lián)苯）等有毒有害廢氣。

火法（干法）冶金技術(shù)，即在高溫條件下從廢棄材料中提取金屬或其化合物的方法。目前火法冶金的主要技術(shù)之一是焚燒法。以焚燒的方式處理電子廢棄物成本較低，且可以作為去除有機(jī)成分、富集金屬的一種方法。這種方法雖然具有適用范圍廣、對(duì)貴金屬回收率較高的優(yōu)點(diǎn)，但有機(jī)物焚燒會(huì)產(chǎn)生POPs，PTS等有毒有害物質(zhì)，造成嚴(yán)重的二次污染。例如，電路板中的氯和溴在焚燒過程中會(huì)釋放或生成多種持久性有機(jī)污染物（POPs），如PCDDs（多氯二苯并-對(duì)-二噁英），PCBs（多氯聯(lián)苯），PAHs（多環(huán)芳烴），PBDE（多溴二苯醚）等[1]。其中，由 PCDDs（多氯二苯并-對(duì)-二噁英）的75種異構(gòu)體和PCDFs（多氯二苯并呋喃）的135種異構(gòu)體等構(gòu)成的統(tǒng)稱為氯代二噁英，由于其高毒性、累積性和致癌性成為近年來備受關(guān)注。在焚燒法處理廢舊家電的過程中，通常大部分有機(jī)廢物會(huì)被氧化成CO2，H2O、氮氧化物等。但在低溫焚燒（低于400℃）或局部供養(yǎng)不足的情況下，某些含鹵有機(jī)物就有機(jī)會(huì)最終生成二噁英。在對(duì)電子垃圾回收處理廠的大氣采樣分析后發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)空氣中的多種POPs/PTS污染物濃度遠(yuǎn)高于其他大氣環(huán)境中的濃度[4]。對(duì)上海市3類廢舊家電回收區(qū)域（個(gè)人回收點(diǎn)、二手維修店和大型回收廠）進(jìn)行塵土樣品采集分析測(cè)定，均能檢測(cè)出較高濃度的PBDE[5]。

目前，我國(guó)的廢舊家電回收處置市場(chǎng)不夠規(guī)范，初級(jí)回收仍以流動(dòng)商販等個(gè)體回收者為主，其中部分廢舊家電會(huì)流入無處理資質(zhì)的手工拆解作坊。這些非正規(guī)的回收處理者為節(jié)約成本通常對(duì)二次污染不進(jìn)行處理直接排放，對(duì)于拆解剩余物通常采用酸浸、丟棄、焚燒等方式進(jìn)行處置。以廢印刷電路板的一種非正規(guī)回收方式為例，廢印刷電路板的非正規(guī)拆解回收方式的產(chǎn)排污環(huán)節(jié)見圖2。

圖2 廢印刷電路板的非正規(guī)拆解回收方式的產(chǎn)排污環(huán)節(jié)

1.2 對(duì)環(huán)境、健康的影響

廢舊家電的不當(dāng)拆解所產(chǎn)生的POPs/PTS可以通過呼吸、飲水和食物在動(dòng)物體內(nèi)富集，因而它們對(duì)人類健康造成的危害也是深遠(yuǎn)的。有證據(jù)表明，PBDE會(huì)干擾甲狀腺激素的分泌，并可能導(dǎo)致新生哺乳動(dòng)物的神經(jīng)損傷；PCBs的暴露可能導(dǎo)致肝臟功能改變、皮膚疾病以及提高癌癥的風(fēng)險(xiǎn)；PAHs可通過酶的感應(yīng)過程改變繁殖率、影響細(xì)胞分裂、導(dǎo)致腫瘤，是一種致癌、致畸、致突變的污染物[4]。

有學(xué)者對(duì)我國(guó)主要的垃圾處理地之一廣東貴嶼鎮(zhèn)土壤中多環(huán)芳烴（PAHs）的分布進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，電子廢棄物回收的露天焚燒場(chǎng)地的土壤PAHs含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 065 μg/kg）可達(dá)到水庫(kù)地區(qū)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為125 μg/kg）的16.5倍[4]。還有研究發(fā)現(xiàn)，廣東貴嶼鎮(zhèn)2001～2007年新生兒出生死亡率、低出生體重兒率和早產(chǎn)率分別是沒有從事電子廢棄物回收處理地區(qū)的9，3和2倍[6]。

2 廢舊家電拆解中污染物的處理

要減少?gòu)U舊家電拆解過程中POPs/PTS的排放，可以從技術(shù)減排和政策減排2方面入手，即一方面研發(fā)清潔安全的回收處理工藝；另一方面需要建立規(guī)范化的廢舊家電回收處置體系，以及配套的監(jiān)督管理措施。非法小作坊式拆解站采用的粗暴落后的拆解方式會(huì)往往由于不注重二次污染的治理而造成大量的環(huán)境污染，也危害當(dāng)?shù)鼐用竦纳】怠Ｒ虼酥挥性谀軌虮ＷC廢舊家電進(jìn)入規(guī)范化的處理企業(yè)進(jìn)行回收處理、監(jiān)督管理到位前提下，先進(jìn)處理工藝才有用武之地。

2.1 技術(shù)減排

2.1.1 含POPs/PTS廢氣治理方法

為避免廢舊家電中的有機(jī)材料在火法處理中產(chǎn)生的POPs/PTS的污染，通常會(huì)使用煙氣的二次燃燒工藝使有毒廢氣徹底分解。通過燃燒法可以將廢氣中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無害物質(zhì)或者其他易去除的物質(zhì)。燃燒法又可以分為直接燃燒法、焚燒法和催化燃燒法等。直接燃燒法是指直接將廢氣點(diǎn)火，因此要求廢氣中含有足夠的可燃物，污染物濃度很低的廢氣不適用此方法。焚燒法是利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量將廢氣加熱至高溫，使其中的污染物分解和氧化。利用此方法需要提供足夠高的溫度和過量的氧以保證廢氣燃燒充分，以避免危害更大的燃燒中間產(chǎn)物的產(chǎn)生。區(qū)別于焚燒法需要的高溫，催化燃燒的特點(diǎn)是利用催化劑使燃燒可以在較低的溫度下進(jìn)行。

目前，工業(yè)上為避免火法冶金中二噁英的產(chǎn)生，采取的主要方法是在后燃燒階段破壞其前聚體。有實(shí)驗(yàn)證明，在保證足夠的溫度和空氣過量系數(shù)的條件下，通過高溫燃燒可以將有機(jī)溴轉(zhuǎn)化為無機(jī)溴[7]，從而減少二噁英的產(chǎn)生。

周全法等[9]提出一種“自動(dòng)拆解分類—火法—濕法聯(lián)合流程”工藝用于處理廢電路板粉末和其他有機(jī)廢棄物。該工藝中的密閉焚燒爐和煙氣二次燃燒室是避免二噁英產(chǎn)生的關(guān)鍵所在。廢電路板在密閉焚燒爐中進(jìn)行充分燃燒以回收金屬和無機(jī)燃燒料，產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二次燃燒室，在1 000℃高溫環(huán)境下進(jìn)行充分燃燒使二噁英徹底分解。之后采用快速冷卻裝置使煙氣迅速冷卻至300℃以下，避免二噁英在緩慢降溫過程中的再次生成。

2.1.2 減少POPs/PTS的產(chǎn)生

電子廢棄物回收的火法冶金技術(shù)雖然應(yīng)用較廣，但直接焚燒易產(chǎn)生有機(jī)廢氣。從源頭此外研究較多的POPs/PTS減排方法還有熱解法、物理回收法和化學(xué)回收法等。

區(qū)別于直接焚燒法，熱解法是利用廢棄物中有機(jī)物的不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧的條件下進(jìn)行高溫蒸餾，使有機(jī)物產(chǎn)生熱裂解，經(jīng)冷凝后形成新的氣體、液體或固體的過程。在熱解過程中，含有鹵素的物質(zhì)會(huì)進(jìn)入熱解油而不會(huì)生成有機(jī)廢氣[8]。熱解法的產(chǎn)物可用于提取燃料油、油脂、燃料氣等而被再次利用。這一技術(shù)由于處理成本相對(duì)較高，目前尚未得到廣泛的工業(yè)化運(yùn)用。

物理回收法是針對(duì)進(jìn)行機(jī)械法分離后的剩余的非金屬材料，其粉末可作為填料用于制作復(fù)合材料。有研究證明，將回收廢印刷電路板獲得的特定粒度的非金屬材料粉用于填充聚丙烯復(fù)合材料，材料的力學(xué)性能會(huì)有很好的提升[9]。物理回收法對(duì)機(jī)械拆解后的剩余物料直接進(jìn)行再利用，避免采用填埋法、焚燒法等會(huì)產(chǎn)生二次污染的處理方法。

化學(xué)回收法的目的是將廢棄物料中的有機(jī)高分子化合物分解成有機(jī)小分子化合物和無機(jī)化合物，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步回收利用。例如廢印刷電路板中的熱固性環(huán)氧樹脂分解后的有機(jī)化合物可以用于重新合成環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，無機(jī)化合物則可以作為再生填料使用[9]。

為避免機(jī)械法分離技術(shù)回收過程中沖擊熱解形成的的POPs/PTS污染，國(guó)內(nèi)外普遍研究的技術(shù)是低溫粉碎技術(shù)。運(yùn)用該技術(shù)可以避免溫升造成的二次污染，在低溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)廢棄物中金屬與非金屬材料的分離。

2.2 政策減排

2.2.1 國(guó)外的管理經(jīng)驗(yàn)

在電子廢棄物回收處置領(lǐng)域，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)研究起步較早，成果較完善。2004年8月13日，歐盟各國(guó)開始實(shí)施于2003年通過的《廢棄電子電器設(shè)備指令》（WEEE指令）和《關(guān)于在電子電器設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的指令》（RoHS指令），即將這2項(xiàng)指令轉(zhuǎn)換為本國(guó)的法律法規(guī)，建立廢舊家電回收處理體系；在2008年，歐洲委員會(huì)提出對(duì)WEEE指令和RoHS指令進(jìn)行修訂，并于2011年7月頒布新版RoHS指令（2011/65/EU）、2013年7月發(fā)布新版WEEE指令（2012/19/EC）。WEEE和RoHS指令的核心原則是“生產(chǎn)者責(zé)任制”，即由生產(chǎn)者對(duì)產(chǎn)品的生命周期負(fù)責(zé)。

美國(guó)從2000年后開始對(duì)廢舊家電回收利用立法，各州也相繼通過了相關(guān)地方法規(guī)。多個(gè)州通過征收填埋和焚燒稅來促進(jìn)企業(yè)回收利用電子廢棄物，并從法律上禁止私人向填埋場(chǎng)或焚燒爐扔棄電子廢棄物[1]。

日本自20世紀(jì)90年代起頒布一系列廢舊家電回收制度的法令。日本2001年實(shí)施的《家用電器循環(huán)再利用法》中規(guī)定了電冰箱、電視機(jī)、洗衣機(jī)和空調(diào)的制造商和進(jìn)口商對(duì)廢舊產(chǎn)品有回收和資源化的義務(wù)，但對(duì)于手機(jī)、筆記本電腦等小型家電的回收處理，直到2013年4月日本才出臺(tái)《小型家電循環(huán)再利用法》，此前大部分小型家電仍被地方政府作為普通廢棄物進(jìn)行簡(jiǎn)單的掩埋或焚燒處理。

2.2.2 國(guó)內(nèi)政策現(xiàn)狀

相比歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在相關(guān)方面的研究起步較晚，目前規(guī)范化的廢舊家電回收處理體系尚未健全。2001年開始我國(guó)陸續(xù)頒布相關(guān)的法律法規(guī)。除了2005年4月1日起實(shí)施的《固體廢物污染環(huán)境防治法》，2009年1月1日起實(shí)施的《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》和2012年7月1日起實(shí)施的《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》3項(xiàng)基本法外，還有2011年1月1日起施行的《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理?xiàng)l例》，《關(guān)于加強(qiáng)電子廢物污染防治工作的意見（環(huán)發(fā)[2012]157號(hào)）》，2008年2月1日起施行的《電子廢物污染環(huán)境防治管理辦法》等各項(xiàng)法規(guī)政策。其中《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理?xiàng)l例》明確國(guó)家對(duì)廢棄電器電子產(chǎn)品實(shí)施多渠道回收和集中處理制度，實(shí)行資格許可制度，建立廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金，被認(rèn)為是中國(guó)的“WEEE條例”。為配合該條例的實(shí)施，又先后發(fā)布了《廢棄電器電子產(chǎn)品處理資格許可管理辦法》、《廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金征收使用管理辦法》、《廢棄電器電子產(chǎn)品規(guī)范拆解處理作業(yè)及生產(chǎn)管理指南（2015年版）》等配套法律法規(guī)[10-11]。

2012年以來，在《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理?xiàng)l例》的出臺(tái)及相應(yīng)的基金制度的激勵(lì)下，有資質(zhì)的處理企業(yè)逐漸增多的同時(shí)，多元化回收模式也逐步發(fā)展，如互聯(lián)網(wǎng)+分類回收、綠色消費(fèi)+綠色回收等。根據(jù)中國(guó)家電研究院《2015中國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理及綜合利用行業(yè)白皮書》，2015年個(gè)體回收者的回收渠道占比達(dá)85.86%，可見目前我國(guó)廢舊家電的初級(jí)回收渠道仍以個(gè)體回收者為主。

2.3 江蘇省廢舊家電回收處理體系建設(shè)情況

江蘇省作為電器電子產(chǎn)品消費(fèi)大省，淘汰量以每年50～60萬臺(tái)的速度增長(zhǎng)。江蘇省在廢舊家電回收處理領(lǐng)域積極探索，在2012年7月編制了《江蘇省 “十二五”廢棄電器電子產(chǎn)品處理發(fā)展規(guī)劃》，2013年申請(qǐng)參與環(huán)保部環(huán)境保護(hù)對(duì)外合作中心“通過環(huán)境無害化管理減少電器電子產(chǎn)品的生命周期內(nèi)持久性有機(jī)污染物和持久性有毒化學(xué)品（POPs/PTS）的排放”項(xiàng)目，2014年9月正式簽署工作協(xié)議成為該項(xiàng)目3個(gè)示范區(qū)之一（江蘇省、湖北省、天津市）。項(xiàng)目啟動(dòng)以來，江蘇省環(huán)保廳通過開展電子廢物POPs減排宣傳活動(dòng)、社區(qū)居民走訪教育、舉辦管理培訓(xùn)班座談會(huì)等方式加強(qiáng)宣傳。

此外項(xiàng)目示范企業(yè)常州翔宇資源再生科技有限公司采取多項(xiàng)手段促進(jìn)廢棄電器電子產(chǎn)品的規(guī)范拆解。2016年，公司建立了“電話—網(wǎng)絡(luò)—門店—回收車”的廢棄電器電子產(chǎn)品回收信息系統(tǒng)平臺(tái)，助力回收電子廢棄物超11萬件；公司引進(jìn)先進(jìn)的處理設(shè)備，并啟動(dòng)了退錫設(shè)備的全封閉改造項(xiàng)目；購(gòu)置仿石磚生產(chǎn)設(shè)備及污染防治設(shè)備，以廢線路板樹脂粉末為原料制造仿石磚材料，并對(duì)仿石磚產(chǎn)品使用過程中POPs/PTS排放情況（使用地土壤、水環(huán)境）開展跟蹤檢測(cè)[12-13]。

2012年至2016年8月30日，江蘇省共回收廢棄電器電子產(chǎn)品2 238.4萬臺(tái)，拆解2 039.5萬臺(tái)，約占全國(guó)的9%。2016年4月江蘇省環(huán)保廳公布的8家廢棄電器電子產(chǎn)品處理資格許可企業(yè)處理能力累計(jì)達(dá)1 180.3萬臺(tái)/a（主要為電視機(jī)、電腦、冰箱、空調(diào)和洗衣機(jī)）；江蘇省2016年第2季度廢棄電器電子產(chǎn)品拆解處理匯總數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，6家處理企業(yè)總處理量為86.37萬臺(tái)（套）。

3 展望

在各類電子廢棄物中印制電路板是使用量較大的部件，也是具有較高回收價(jià)值的部件之一。正如其他許多電子廢棄物，由于其中含量可觀的貴金屬和常見金屬，其資源化過程往往只關(guān)注重金屬的回收，剩余的玻璃纖維強(qiáng)化酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、阻燃劑等則被作為廢物填埋或者焚燒，容易造成二次污染問題。如何在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)所有材料的高效資源化處理，同時(shí)保證處理過程的環(huán)境無害化，仍然是需要努力的方向。

廢舊家電回收處理過程中POPs/PTS的減排，要求在建立適合我國(guó)國(guó)情的規(guī)范化回收處理體系的基礎(chǔ)上，對(duì)回收處理工藝不斷優(yōu)化；同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)“清潔生產(chǎn)”管理，在電器電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中減少有害物質(zhì)的使用，從源頭抑制污染產(chǎn)生。廢舊家電的資源化利用是發(fā)展趨勢(shì)，在這一過程中減少對(duì)環(huán)境和健康的危害，是需要不斷探索的方向。